基于OD矩陣的我國城市群空間聯系分析

肖惠珍

摘 要：通過以交通運輸設施為基礎進行物質、人口交流產生的相互作用與關系探討，揭示區域經濟聯系的空間特征已經成為現階段城市群空間聯系的研究重心，本文以九個城市群為案例，利用OD矩陣的方法定量分析城市群中心城市之間的鐵路客流量以及航空客流量和貨運量。經過研究中國九個城市群之間的外部經濟聯系及時空變化，其結果表明：（1）城市群的外部聯系主要體現在核心城市上；（2）港口城市在城市群對外經濟聯系中發揮樞紐性作用；（3）城市群對外聯系強度基本仍呈現菱形分布格局；（4）城市群空間聯系呈三大區域性集中格局；（5）城市群經濟聯系不斷加強，空間網絡結構日趨復雜。

關鍵詞：運輸聯系 城市群 OD矩陣 外部經濟聯系

中圖分類號：U49 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（c）-0251-05

隨著城市地區社會經濟的快速發展以及在地區經濟發展中的顯赫地位和作用凸現，城市體系經濟聯系更為活躍，呈現出網絡化聯系特征，并以前所未有的方式、結構、速度、規模向前發展，相關的空間經濟聯系與地域組織優化研究成為研究最活躍、成果最豐富的部分之一。普遍認為交通運輸網絡與城市群空間網絡緊密相關，強調交通運輸網絡是形成城市群網絡系統的物質條件和必要前提，良好的交通連接與國家、區域和全球層次城市群的空間整合有著密切的聯系（W. Owen.，1987）。城市群的空間聯系推動區域經濟的快速發展，進而促進城市化的進程。

普遍認為交通運輸網絡與城市群空間網絡緊密相關，強調交通運輸網絡是形成城市群網絡系統的物質條件和必要前提，良好的交通連接與國家、區域和全球層次城市群的空間整合有著密切的聯系。經濟聯系特征已經使城市群的空間結構呈現空間拓展廣域化、空間結構多核化、空間運輸網絡化、空間聯系國際化、空間擴散垂直化的發展特征。因此，通過城市群核心城市之間的人口、物質流通情況研究城市群空間經濟聯系，有助于認識城市群的內部空間結構和產業結構調整，為城市群空間城市合理的產業分工和功能定位提供必不可少的理論依據和決策支持。

1 城市群空間聯系的定量化方法

1.1 城市群空間聯系的層次性

城市群發展到一定階段后，在一個城市群內部形成了大、中、小不同規模層次的城市，構成了各自獨立而又緊密聯系的城市群，不同規模、層次、結構與功能的城市通過交通網絡、商品網絡、技術網絡、資金網絡、人才網絡以及信息網絡等密切聯系在一起，將集中集聚和分散集聚的優點相互結合，充分體現了空間集聚的優越性。

可見，城市群不僅是自然和經濟社會發展的必然結果，同時也是一個開放的復雜系統，因此，必然要和外部城市群以及內部不同等級和層次的城市間發生聯系，即城市群的空間聯系包括外部聯系和內部聯系兩個層次，而這種聯系主要以交通、通訊等各種形式的網絡作為媒介實現，包括人流、物流和信息流等要素的流動，見圖1。

本文主要分析了城市群的外部經濟聯系，由于信息流數據的收集比較困難，因此，本文筆者通過收集了9個城市群的主要中心城市之間2010年和2016年航空客運量和貨運量，以及從鐵道部官網上收集的2017年客運車次進行網絡分析。

1.2 城市群空間聯系的內容

城市群經濟聯系的復雜性空間規律已經成為城市地理學、區域地理學、經濟地理學研究的重點范疇。區域經濟聯系表現為經濟實體區域間相互作用和關系，在地域空間上體現為各種空間“流”，地區間的這種物質、能量、信息交流通過人口流、物流、信息流、資金流、技術流等形式維持區域系統的活力，其空間分布最直接反映區際經濟社會聯系特征。

1.3 城市群空間聯系的定量化研究

定量化研究主要基于一定的數學模型和空間分析算法，從而對各類要素的空間流動方向和強度進行量化表達。目前，基于地理信息系統的城市群空間聯系定量方法也越來越成熟，例如基于引力模型的城市間經濟聯系，依據距離衰減原理，引力模型已經廣泛應用于經濟研究分析中，特別是在新經濟地理學和區域經濟學領域，成為研究空間相互作用的核心工具。基于城市流強度的城市間經濟聯系。城市流強度是指在城市群區域城市間的聯系中城市外向功能（集聚與輻射）所產生的影響量，城市流強度說明了城市與外界（城市或農村）聯系的數量指標。基于要素實際流動量的城市間聯系研究。以人流、物流、信息流等流動要素為重點，通過對商務旅行和交流程度的測度，能夠為清晰地反映日益網絡化的城市區域內部的功能結構和關系，為深入揭示城市區域內的互動演進過程提供有力支撐。我國也有學者通過計算長江三角洲16個城市間高速鐵路和長途客車的客運交通流量，分析了長三角主要城市間功能聯系強度和聯系方向等特征，并對長三角功能多中心的結構進行了分析判斷。基于要素強度和流量的方法，如OD矩陣，基于網絡的模型，如人口密度和路網密度等。

2 基于OD矩陣的城市群空間聯系分析

2.1 OD矩陣

OD矩陣，或稱OD表，是描述交通網絡中所有出行起點（Origin）與終點（Destination）之間在一定時間范圍內出行交換數量的表格，能夠反映網絡中各節點間的交通聯系及其流量大小。基于OD矩陣的基本概念，可以將其引申至城市群空間聯系的定量分析中。由于其他經濟聯系數據獲取的局限性，分別獲取城市間航空客貨運輸量和鐵路車次，根據九大城市群的劃分原則，對原始數據進行預處理后，分別構建九大城市群間2010年和2016年的航空客貨運輸OD矩陣以及2017年鐵路客運車次的OD矩陣。

2.2 數據來源與處理

2.2.1 空間數據及其預處理

9個城市群的位置數據是國家1∶400萬中國電子地形圖（國界、省界、地級市等）的基礎上，參考城市群的規模采集各個城市群的城市經緯度，并提取城市群的幾何中心位置作為OD矩陣的起點O（Original）和終點D（Destination），通過ArcGIS軟件計算城市群中心的位置，平均幾何中心坐標的計算公式見公式（1）～（2）。

X=∑Xi /n （1）

Y=∑Yi /n （2）

其中，（X，Y）分別為幾何中心的經緯度坐標值，（Xi，Yi）為第i個城市的地理經緯度坐標值，n為城市群內部城市數量，其計算結果見表1。

2.2.2 屬性數據及其預處理

本文城市群的經濟聯系分析所涉及的屬性數據是經濟聯系的指標數據。包括2010年和2016年九大城市群中心城市的航空旅客運輸量和貨物運輸量，以及城市群范圍內重點城市間2017年12月的旅客列車車次數據，筆者從鐵道12306網站以及航空局整理的數據。

3 基于OD矩陣的城市群空間聯系定量分析

根據城市群內部各城市的經緯度坐標值，計算出每個城市群的幾何中心，將各幾何中心進行空間聯接，構成城市群間一對多的網絡圖，通過網絡可反映城市群外部空間聯系的空間結構。

根據上述OD矩陣數據，為每條網絡聯接線賦予相應的專題屬性值，包括2010年和2016年航空客貨運輸量，2017年鐵路車次等，再進行網絡流量的圖形化表達，見圖2和圖3。

根據網絡OD圖中的航空客貨運輸量和鐵路車次，可以半定量地間接反映城市群間的外部經濟聯系強弱關系。同時通過對2010年和2016年航空客貨運輸量的對比，可以反映城市群間空間經濟聯系的變化。

根據網絡OD矩陣圖可見，我國主要城市群之間都存在不同程度的聯系，形成了網絡化的空間聯系格局，其中京津冀城市群、長三角城市群、珠三角城市群和成渝城市群的樞紐性作用非常明顯，無論是客運流還是貨運流，這四大城市群之間的聯系量都非常大，占據主導性的優勢地位。

由于航空運輸屬于較高端的空間經濟聯系，因此，能夠反映城市群間經濟聯系的質量。根據上述圖表數據，對航空運輸網絡流量進行分析，在貨運量方面，京津冀城市群、長三角城市群和珠三角城市群之間的聯系在城市群之間聯系中呈主導性作用，其次為京津冀城市群與川渝城市群、珠三角城市群與成渝城市群、長三角城市群與川渝城市群。在客運量方面，京津冀城市群與長三角城市群、長三角城市群與珠三角城市群之間的聯系呈現主導性地位，其次為京津冀城市群與珠三角城市群、京津冀城市群與川渝城市群、珠三角城市群與成渝城市群，可見，九大城市群間的經濟聯系的質量是具有層次性和等級性的。

鐵路客運反映的是城市群間人員往來的數量，由于客運數據獲取的困難性，因此，通過客運列車的車次數量也可以間接反映客運量的相對大小。根據2017年數據，京津冀城市群與長三角城市群、遼中南城市群和山東半島城市群間的車次總量均大于100，鄂東城市群與珠三角城市群間車次總量也在100以上，形成南北兩個樞紐。而長三角與鄂東和海西間的車次也在50～100之間，其他城市群間的車次數量則小于50，說明人員聯系沒有上述三個地區密切見圖4。

4 結論

4.1 城市群的外部聯系主要體現在核心城市上

城市群一方面對內是一個一體化程度很高的綜合體，另一方面城市群還是一個對外的開放體，城市群對外的經濟聯系主要體現在核心城市的對外聯系上。這一個方面是因為城市群內部核心城市的首位度一般都比較高，集聚了城市群內部最好的生產要素資源，其市場范圍和服務空間往往會超過城市群自身的市場范圍，需要與外部加強經濟聯系，拓展市場范圍，以便在更大區位范圍內實現資源的優化配置。另一方面，在部分城市群內部，核心城市往往是靠近港口的門戶城市，這類核心城市在城市群中往往擔任內聚外聯的作用，城市群內部的成員城市一般是通過門戶核心城市間接與外部發生經濟聯系。

4.2 港口城市在城市群對外經濟聯系中發揮樞紐性作用

港口城市在城市群對外聯系中發揮重要的樞紐性作用，很多城市群的對外經濟聯系主要是通過港口城市的對外聯系得到體現的。這主要是因為港口城市在集聚人口和生產要素方面具有得天獨厚的優勢，在歷史發展過程中，很多區位條件和建港條件優越的港口城市，往往得到快速發展，成為區域發展的龍頭城市。港口中心城市本身具有優越的區位條件和便利的交通優勢，成為區域內人口和產業的集聚中心，而且還往往是區域內的行政中心，從而在一定程度上強化了人口和產業的集聚功能，促進了區域中心城市城市規模的擴大和功能的完善。港口城市對外聯系低廉便捷的先天優勢，進一步強化了其在城市群中內聚外聯的作用。

4.3 城市群對外聯系強度基本仍呈現菱形分布格局

從我國城市群對外聯系強度的空間分布來看，基本呈現出由京津冀、長三角、珠三角、成渝組成的菱形空間分布格局。這種菱形格局基本與中國區域發展長期形成的“T”字型空間是相吻合的。其中京津冀城市群、長三角城市群和珠三角城市群是我國沿海地區最為發達和規模最大的城市群，川渝城市群是我國長江沿岸和西南地區的重要城市群，這四大城市群之間的經濟聯系強度最大，相互之間的人員流動和貨物流動量都比較大。在全國的城市群結構體系中，這四大城市群之間的相互聯系占據主導型地位，其數量和質量都明顯大于其他城市群間的聯系，因此，具有較高的層次性和等級性。

4.4 城市群空間聯系呈三大區域性集中格局

從人員流動性看，京津冀城市群分別與長三角城市群、遼中南城市群和山東半島城市群間；鄂東城市群與珠三角城市群間；長三角城市群與鄂東城市群和海西城市群間的聯系基本上在同一個層次上，形成了相對集中的三個區域性集中聯系格局，即北方城市群間、西南城市群間和東南沿海城市群間的三大次級空間聯系格局。

4.5 城市群經濟聯系不斷加強，空間網絡結構日趨復雜

根據前述2010年航空客貨運輸量的對比，可以明顯看到多年來城市群空間聯系在強度、數量和質量上的增加，同時聯系的層次性也更加明顯，網絡結構更加復雜。2010年航空客運聯系量沒有超過500萬人的，而到2016年時，長三角城市群與京津冀城市群和珠三角城市群的航空客運量均超過1000萬人，其他層次的聯系也不斷增加。

參考文獻

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